JPH09156515A - Motor-driven power steering device - Google Patents

Motor-driven power steering device

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JPH09156515A
JPH09156515A JP31673095A JP31673095A JPH09156515A JP H09156515 A JPH09156515 A JP H09156515A JP 31673095 A JP31673095 A JP 31673095A JP 31673095 A JP31673095 A JP 31673095A JP H09156515 A JPH09156515 A JP H09156515A
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ball screw
rotor
sleeve member
rack shaft
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Kenji Someya
賢司 染谷
Atsushi Tanaka
敦司 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To space-savingly and inexpensively manufacture a torque limiting means for the nut of a ball screw by closely fitting the nut of a ball screw to the rotor of an electric motor, and providing a ring member having fixed elastic force between the rotor and the nut. SOLUTION: A rack shaft 4, the rotor 9a of an electric motor 9 or the nut 10 of a ball screw are coaxially arranged, and a sleeve member 12 is insertedly arranged between the rack shaft 4 and the rotor 9a. The nut 10 is closely fitted on the sleeve member 12 by press-fitting, and the outer periphery of the sleeve member 12 fits in two inner circumferences of an extended part. A ring member 13 having prescribed plastic force is insertedly arranged in an annular space formed between the outer periphery of the sleeve member 12 and the recess of the extended part, and comes into contact with both the extended part and the sleeve member 12. Thus, manufacturing cost is reduced, and a torque limiting means can be space-savingly realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両等のステアリング
の操舵力を補助する電動式パワーステアリング装置に関
する。より詳細には、ボールねじ機構のナットのトルク
リミット手段としてリング部材を用いた電動式パワース
テアリング装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering device for assisting steering force of steering of a vehicle or the like. More specifically, the present invention relates to an electric power steering device that uses a ring member as torque limiting means for a nut of a ball screw mechanism.

【0002】[0002]

【従来の技術】電動モータの出力をボールねじのナット
に伝達しナットの回転力をラックの直線運動に変換して
アシストを行う電動パワーステアリングにおいて、ラッ
クのストロークエンド付近でのタイヤの縁石乗り上げ
や、整備上でのタイヤの逆作動などにより、ラック軸が
高速でラックのストロークエンドに突き当たった場合、
ボールネジのリードの比率で高速に回転していたモータ
が急停止することになる。
2. Description of the Related Art In an electric power steering system in which the output of an electric motor is transmitted to a nut of a ball screw to convert the rotational force of the nut into a linear motion of a rack for assistance, a curb of a tire near a stroke end of a rack is ridden or , When the rack shaft hits the stroke end of the rack at high speed due to the reverse operation of the tire during maintenance,
The motor, which was rotating at a high speed depending on the ball screw lead ratio, suddenly stops.

【0003】この急停止時にモータの慣性により生じる
大きな衝撃力はボールねじのボールレース面に伝達さ
れ、ボールレース面の圧コン等、ボールねじの機能低
下、操舵フィーリングの低下をまねく。そのため、衝撃
力を低くするため、トルク伝達経路にトルクリミット手
段を設けることが知られている。
A large impact force generated by the inertia of the motor at the time of this sudden stop is transmitted to the ball race surface of the ball screw, resulting in deterioration of function of the ball screw such as pressure control of the ball race surface and deterioration of steering feeling. Therefore, in order to reduce the impact force, it is known to provide a torque limit means in the torque transmission path.

【0004】従来、ボールねじを用いた電動パワーステ
アリングのナットのトルクリミット手段としては、モー
タ出力部のモータがラックと別軸上のものでは特開平6
−135339号公報、特開平5−262243号公
報、および特開平5−262242号公報などに開示の
ものが知られている。
Conventionally, as a torque limit means for a nut of an electric power steering system using a ball screw, one in which the motor of the motor output section is on a different axis from the rack is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-58242.
Those disclosed in, for example, JP-A-135339, JP-A-5-262243, and JP-A-5-262242 are known.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】トルクリミット手段と
しては、例えばモータの出力部に電磁クラッチを設ける
ことがあげられるがコスト高、スペース増、電力の必要
など不利な点が多い。また、特開平6−135339で
はモータをラック軸からオフセットし、ローラーにより
トルクを伝達し、そのローラーのすべりにてトルクリミ
ット手段としているが、この場合でも構成部品が多くな
り、コスト高、スペース増となる。
As the torque limit means, for example, an electromagnetic clutch may be provided at the output part of the motor, but there are many disadvantages such as high cost, increased space, and need for electric power. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-135339, the motor is offset from the rack shaft, the torque is transmitted by the roller, and the slip of the roller serves as the torque limit means. Becomes

【0006】更にまた、特開平5−262243号公報
および特開平5−262242号公報などに開示の電動
式パワーステアリングでも、ラック軸とウォーム軸を別
体にする必要があり、コスト高となってしまう。
Further, even in the electric power steering disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-262243 and 5-262242, it is necessary to separate the rack shaft and the worm shaft, resulting in high cost. I will end up.

【0007】以上の点から、本発明の目的は、電動式パ
ワーステアリング装置のボールねじのナットのトルクリ
ミット手段を省スペースで、しかも安価に製造すること
である。
From the above point of view, it is an object of the present invention to manufacture a torque limiting means for a nut of a ball screw of an electric power steering apparatus in a space saving manner and at a low cost.

【0008】[0008]

【作用】本発明では、ボールナットとモータローター軸
の連結を弾性力を付与するリング部材を介して圧入で行
い、このリング部材の締め代の調整にて、一定トルク以
上では圧入部がすべるようにし、ボールねじへの衝撃力
をボールねじの機能低下をまねかない程度におさえるこ
とができる。圧入部へリング部材を設けるだけのためコ
ストを低減できると共に、省スペースでトルクリミット
手段を実施できる。
In the present invention, the ball nut and the motor rotor shaft are connected by press fitting through a ring member that gives an elastic force, and by adjusting the tightening margin of this ring member, the press fitting portion slides at a certain torque or more. Therefore, the impact force on the ball screw can be suppressed to the extent that the function of the ball screw is not deteriorated. Since only the ring member is provided in the press-fitting portion, the cost can be reduced and the torque limit means can be implemented in a small space.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、また上記目的を達成するため、本発明の電動式パワ
ーステアリング装置は、電動モータの出力をステアリン
グに連動したラック軸と同軸上に配置したボールねじの
ナットに伝達し、ナットの回転をラック軸の直線運動に
変換して車輪を操舵し、操舵力の補助をする電動パワー
ステアリングにおいて、 前記電動モータのロータに対
して前記ボールねじのナットが密嵌しており、前記ロー
タと前記ナットとの間に所定の弾性力を有するリング部
材を設けたことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the above-mentioned objects, an electric power steering apparatus of the present invention has an electric power output of an electric motor coaxially with a rack shaft linked with steering. In an electric power steering system that transmits the rotation of a nut to a linear movement of a rack shaft to steer the wheels by assisting the steering force, the ball screw with respect to the rotor of the electric motor. Is tightly fitted, and a ring member having a predetermined elastic force is provided between the rotor and the nut.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本願発明の実施例を図面を参照して詳
細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号で
示してある。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.

【0011】図1は、本願発明の実施例である電動式パ
ワーステアリング装置の軸線方向一部断面図である。
FIG. 1 is a partial axial sectional view of an electric power steering system according to an embodiment of the present invention.

【0012】図1において、ほぼ円筒状の第1ハウジン
グ1は、ブラケット8により、また第2ハウジング2
は、ブラケット3により図示しない車体に固定されてい
る。第1ハウジング1および第2ハウジング2内を操舵
軸であるラック軸4が挿通し、ラック軸4はその両端に
おいて、タイロッド5、6に連結されてる。タイロッド
5、6は、図示しない車輪の転舵機構に連結されてい
る。
In FIG. 1, a substantially cylindrical first housing 1 is provided with a bracket 8 and a second housing 2 is provided.
Are fixed to a vehicle body (not shown) by brackets 3. A rack shaft 4 which is a steering shaft is inserted through the first housing 1 and the second housing 2, and the rack shaft 4 is connected to tie rods 5 and 6 at both ends thereof. The tie rods 5 and 6 are connected to a wheel turning mechanism (not shown).

【0013】図1においてブラケット3の右には、斜め
上方に延在するようにハンドル軸7が設けられている。
ハンドル軸7は、その上方端を介して図示しないステア
リングホィール、すなわちハンドルに連結するように構
成され、一方その下方端に図示しないピニオンを形成し
ている。ピニオンは、ハウジング1内でラック軸4のラ
ック(不図示)に噛合している。
A handle shaft 7 is provided on the right side of the bracket 3 in FIG. 1 so as to extend obliquely upward.
The handle shaft 7 is configured to be connected to a steering wheel (not shown), that is, a handle via its upper end, while forming a pinion (not shown) at its lower end. The pinion meshes with a rack (not shown) of the rack shaft 4 in the housing 1.

【0014】以上のような構成によって、ハンドルが回
転すると、ハンドルの回転角度に応じてラック軸4が図
中左右方向、即ち軸方向に移動する。図示していない
が、ハンドル軸7の一部に、ハンドルの操舵トルクを検
出する操舵トルク検出器が設けられている。
With the above structure, when the handle rotates, the rack shaft 4 moves in the left-right direction in the figure, that is, in the axial direction according to the rotation angle of the handle. Although not shown, a steering torque detector that detects the steering torque of the steering wheel is provided on a part of the steering wheel shaft 7.

【0015】また、一体成形された金属製の第1ハウジ
ング内には電動モータ9とボールナット10とが回転自
在に収納されており、電動モータ9はボールねじ機構1
1と同軸に配置されている。ステータ9bおよびラック
軸4の外周に取り付けられたロータ9aで電動モータ9
を構成している。アルミダイキャスト製の第2ハウジン
グ2には、ラックが刻設されたラック軸4の他端が装着
され、ラックと噛み合うピニオンが収納され、ブラケッ
ト3により車体に固定されている。第1ハウジング1と
第2ハウジング2とは同軸となるように構成されてい
る。
Further, an electric motor 9 and a ball nut 10 are rotatably housed in a first housing made of metal which is integrally formed, and the electric motor 9 has a ball screw mechanism 1.
It is arranged coaxially with 1. The electric motor 9 is connected to the stator 9b and the rotor 9a attached to the outer circumference of the rack shaft 4.
Is composed. The other end of a rack shaft 4 on which a rack is engraved is attached to a second housing 2 made of aluminum die cast, a pinion that meshes with the rack is housed, and is fixed to a vehicle body by a bracket 3. The first housing 1 and the second housing 2 are configured to be coaxial.

【0016】ラック軸4、電動モータ9のロータ9a、
またボールねじのナット10は、それぞれ同軸上に配置
されている。ラック軸4と電動モータ9のロータ9aと
の間にはスリーブ部材12が介装されている。ナット1
0は圧入によりスリーブ部材12に密嵌している。ま
た、スリーブ部材12は、ロータ9aと一体的に構成さ
れている。
The rack shaft 4, the rotor 9a of the electric motor 9,
The ball screw nuts 10 are coaxially arranged. A sleeve member 12 is interposed between the rack shaft 4 and the rotor 9 a of the electric motor 9. Nut 1
0 is tightly fitted to the sleeve member 12 by press fitting. Further, the sleeve member 12 is formed integrally with the rotor 9a.

【0017】図2は、図1の円で囲んだ部分Bの拡大部
分断面図である。ナット10の軸方向端部には、ボール
ネジ機構11を有するラック軸4を嵌合する本体部より
も大径の内径を有する延長部10aが設けられている。
延長部10aにはその内周面に半径方向外方へくぼんだ
環状の凹部10dが設けられている。延長部10aの中
には、スリーブ部材12が密に嵌合している。
FIG. 2 is an enlarged partial sectional view of a portion B surrounded by a circle in FIG. An extension portion 10a having an inner diameter larger than that of a main body portion into which the rack shaft 4 having the ball screw mechanism 11 is fitted is provided at an axial end portion of the nut 10.
The extension portion 10a is provided with an annular recess 10d which is recessed radially outward on the inner peripheral surface thereof. The sleeve member 12 is tightly fitted in the extension portion 10a.

【0018】スリーブ部材12は、その外周で延長部1
0aの2つの内周面10b及び10cに嵌合している。
従って、スリーブ部材12の外周面と延長部10aの凹
部10dとの間には、環状の空間が形成される。この空
間には、例えば、ばね等、所定の弾性力を有するリング
部材13が介装され、延長部10a及びスリーブ部材1
2の両者と接触している。
The sleeve member 12 has an extension 1 at its outer periphery.
It is fitted to the two inner peripheral surfaces 10b and 10c of 0a.
Therefore, an annular space is formed between the outer peripheral surface of the sleeve member 12 and the recess 10d of the extension 10a. A ring member 13 having a predetermined elastic force, such as a spring, is interposed in this space, and the extension portion 10a and the sleeve member 1 are provided.
It is in contact with both of the two.

【0019】図3は、図1のA−A線に沿った断面図で
ある。延長部10aとスリーブ部材12との間の空間
に、環状のリング部材13が介装されていることがよく
分かる。リング部材13は延長部10aの内周面及びス
リーブ部材12の外周面に接触している。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. It can be clearly seen that the annular ring member 13 is interposed in the space between the extension portion 10a and the sleeve member 12. The ring member 13 is in contact with the inner peripheral surface of the extension portion 10a and the outer peripheral surface of the sleeve member 12.

【0020】ラック軸4のストロークエンド付近でのタ
イヤの縁石乗り上げや、整備時のタイヤの逆作動によ
り、ラック軸が高速でラックのストロークエンド(図1
に示すように、左側のストロークエンドC及び右側のス
トロークエンドD)に突き当たった場合、ボールねじ機
構11のリードの比率で高速に回転していた電動モータ
9が急停止することとなる。この急停止による電動モー
タ9の慣性力により生じる衝撃力はナット10に対して
大きなトルク負荷を与える。電動モータ9が大きいほ
ど、また、ボールねじ機構11のリードが小さいほどそ
の衝撃トルクは大きくなる。そのままこの大きな衝撃ト
ルクがボールねじ機構11に伝われば、ボールねじ機構
11のボールレース面の圧コン等、ボールねじ機構11
の機能低下をまねくこととなる。
Due to the curb riding of the tire near the stroke end of the rack shaft 4 and the reverse operation of the tire during maintenance, the rack shaft moves at a high speed at the rack stroke end (see FIG. 1).
As shown in FIG. 7, when the stroke end C on the left side and the stroke end D on the right side are abutted, the electric motor 9 that is rotating at high speed at the lead ratio of the ball screw mechanism 11 suddenly stops. The impact force generated by the inertial force of the electric motor 9 due to this sudden stop gives a large torque load to the nut 10. The larger the electric motor 9 and the smaller the leads of the ball screw mechanism 11, the larger the impact torque. If this large impact torque is transmitted to the ball screw mechanism 11 as it is, the ball screw mechanism 11 such as a pressure controller on the ball race surface of the ball screw mechanism 11
It will lead to the deterioration of the function of.

【0021】通常、パワーアシストとして使用されるト
ルクよりも、ボールねじ機構11の機能低下をまねくト
ルクの方が非常に大きいので、通常使用されるトルクは
伝達し、ボールねじの機能低下をまねくトルクは伝達さ
せないトルクリミット手段があれば、ボールねじの機能
低下は防げる。
Normally, the torque that causes the deterioration of the function of the ball screw mechanism 11 is much larger than the torque used as the power assist. Therefore, the torque that is normally used is transmitted and the torque that causes the deterioration of the function of the ball screw is transmitted. If there is a torque limit means that does not transmit, the functional deterioration of the ball screw can be prevented.

【0022】従って、上記本発明の実施例では、電動モ
ータ9のロータ9cと一体のスリーブ部材12とボール
ねじ機構11のナット10の連結部に設けられた弾性力
を付与するリング部材13をトルクリミット手段として
設けた。リング部材13の弾性力は、次のように設定さ
れる。通常使用されるトルクでは、その圧入部の弾性力
により、トルクを伝達し、衝撃トルクが負荷された場合
はそのリング部材の弾性力以上となり、ナットとロータ
が周方向にすべることとなり、衝撃トルクが負荷され
ず、ボールねじの機能低下を防止することができる。
Therefore, in the above-described embodiment of the present invention, the ring member 13 for applying the elastic force provided at the connecting portion between the sleeve member 12 integrated with the rotor 9c of the electric motor 9 and the nut 10 of the ball screw mechanism 11 is torqued. It was provided as a limit means. The elastic force of the ring member 13 is set as follows. With the torque that is normally used, the elastic force of the press-fitting portion transmits the torque, and when the impact torque is applied, it exceeds the elastic force of the ring member, causing the nut and rotor to slide in the circumferential direction. It is possible to prevent the deterioration of the function of the ball screw without being loaded.

【0023】尚、リング部材の弾性力の設定は、電動モ
ータの出力の大きさ等に応じて任意に設定できることは
言うまでもない。
Needless to say, the elastic force of the ring member can be arbitrarily set according to the magnitude of the output of the electric motor.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上述べたように、本願発明の電動式パ
ワーステアリング装置によれば、次のような効果が得ら
れる。
As described above, according to the electric power steering apparatus of the present invention, the following effects can be obtained.

【0025】モータのロータとボールねじのナットの連
結部をリング部材を介して圧入した構成なので、コスト
を低く抑え、省スペースでトルクリミット手段を実施で
きる。また、その締め代も別体のリング部材を使用して
いるため、別途容易調整できる。
Since the connecting portion of the rotor of the motor and the nut of the ball screw is press-fitted through the ring member, the cost can be kept low and the torque limiting means can be implemented in a small space. In addition, since the tightening margin uses a separate ring member, it can be easily adjusted separately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例である電動式パワーステアリン
グ装置の軸線方向一部断面図である。
FIG. 1 is a partial axial cross-sectional view of an electric power steering apparatus that is an embodiment of the present invention.

【図2】図1の円で囲んだ部分Bの拡大部分断面図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged partial sectional view of a portion B surrounded by a circle in FIG.

【図3】図1のA−A線に沿った断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………第1ハウジング 2………第2ハウジング 4………ラック軸 9………電動モータ 9a………ロータ 10………ナット 10a………延長部 10d………凹部 1 --- First housing 2 --- Second housing 4 --- Rack shaft 9 --- Electric motor 9a --- Rotor 10 --- Nut 10a --- Extension part 10d --- Recess

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電動モータの出力をステアリングに連動
したラック軸と同軸上に配置したボールねじのナットに
伝達し、ナットの回転をラック軸の直線運動に変換して
車輪を操舵し、操舵力の補助をする電動パワーステアリ
ングにおいて、 前記電動モータのロータに対して前記ボールねじのナッ
トが密嵌しており、前記ロータと前記ナットとの間に所
定の弾性力を有するリング部材を設けたことを特徴とす
る電動式パワーステアリング装置。
1. A steering force is transmitted by transmitting the output of an electric motor to a nut of a ball screw arranged coaxially with a rack shaft interlocked with steering, converting the rotation of the nut into a linear motion of the rack shaft to steer a wheel. In the electric power steering assisting the above, the nut of the ball screw is closely fitted to the rotor of the electric motor, and a ring member having a predetermined elastic force is provided between the rotor and the nut. An electric power steering device characterized by:
【請求項2】 前記ラック軸と前記ロータとの間に嵌合
したスリーブ部材と前記ナットとの間に前記リング部材
が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電
動式パワーステアリング装置。
2. The electric power steering system according to claim 1, wherein the ring member is provided between a sleeve member fitted between the rack shaft and the rotor and the nut. apparatus.
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